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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO SUL DE MINAS – UNIS/MG
ENGENHARIA CIVIL
JOÃO CARLOS DA SILVA JUNIOR
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS: Desenvolvimento de projeto para a
Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio
Varginha
2017
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JOÃO CARLOS DA SILVA JUNIOR
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS: Desenvolvimento de projeto para a
Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso
de Engenharia Civil do Centro Universitário do Sul de
Minas, como pré-requisito para obtenção do grau de
Bacharel, sob orientação da Prof.ª Ms. Ivana Prado de
Vasconcelos
Varginha
2017
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JOÃO CARLOS DA SILVA JUNIOR
APROVEITAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS: Desenvolvimento de projeto para a
Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso
de Engenharia Civil do Centro Universitário do Sul de
Minas, como pré-requisito para obtenção do grau de
Bacharel pela Banca Examinadora composta pelos
membros:
Aprovado em ____/____/____
_____________________________________________________________
Prof. Ivana Prado Vasconcelos
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
OBS.:
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Agradeço aos meus pais João Carlos e Marília
pelo apoio, a minha namorada Thaís pela
compreensão, e a engenheira Ana Maria pelo
grande incentivo em finalizar este trabalho.
Agradeço também à orientadora e professora
Ivana pelas considerações realizadas ao longo
do período e pela paciência em sanar as mais
diversas dúvidas que surgiram ao longo do
desenvolvimento deste projeto.
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RESUMO
A utilização imprópria da água potável vem causando escassez deste recurso em
diversas regiões do país. Tal fato fomenta ideias e técnicas sustentáveis que possibilitem a
preservação e racionalização deste recurso hídrico. O aproveitamento de águas pluviais
consiste na captação da água de chuva por meio das áreas impermeáveis, que é transportada e
armazenada em um reservatório, de onde pode ser utilizada em atividades que não exigem
padrões de potabilidade. Este trabalho teve como objetivo principal dimensionar o sistema de
aproveitamento de águas pluviais para a Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio,
localizada no município de Varginha. No diagnóstico realizado em visita à escola, constatou-
se a ausência de calhas e condutores verticais, ambos dimensionados para que a captação
pudesse ser realizada. Analisando os valores de consumo mensal de água na escola (para
higienização, irrigação e bacias sanitárias) e determinando o volume de captação disponível
de água de chuva em função da área da cobertura e índice pluviométrico, dimensionou-se o
reservatório pelo método de Rippl para armazenar água durante o ano todo. Também foi
dimensionado o desarenador, sistema elevatório, reservatório superior em função da demanda
diária e a tubulação de água fria para abastecer os pontos de utilização. Realizando a
viabilidade financeira através da planilha orçamentária de quantitativos e estimativa de
economia de água potável, constatou-se um período de retorno de 9 anos, sendo considerado
inviável financeiramente, porém com grande impacto socioambiental ao aplicar esta técnica
em uma escola, visto que irá proporcionar conscientização sobre a racionalização da água aos
alunos, pais e professores.
Palavra-chave: Água de chuva. Captação. Escola. Racionalização. Sustentabilidade.
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ABSTRACT
The improper use of drinking water has been causing scarcity of this resource in several
regions of the country. This fact promotes sustainable ideas and techniques that enable the
preservation and rationalization of this water resource. The utilization of rainwater consists
of the capture of rainwater through the impermeable areas, which is transported and stored
in a reservoir, from where it can be used in activities that do not require drinking standards.
The main objective of this work was to scale the rainwater harvesting system to the Municipal
School Antônio de Pádua Amâncio, located in the municipality of Varginha. In the diagnosis
made during a visit to the school, the absence of vertical gutters and conductors was verified,
both scaled so that the capture could be performed. Analyzing the values of monthly water
consumption at school (for sanitation, irrigation and sanitary basins) and determining the
volume of available rainwater abstraction as a function of the coverage area and the rainfall
index, the reservoir was measured using the Rippl method store water throughout the year. It
was also dimensioned the grinder, lifting system, upper tank in function of the daily demand
and the cold water pipe to supply the points of use. Making financial viability through the
quantitative budget worksheet and estimated potable water savings, a return period of 9 years
was verified, being considered not financially feasible, but with a great socio-environmental
impact when applying this technique in a school, since it will provide awareness of the
rationalization of water to students, parents and teachers.
Keyword: Rainwater. Captation. School. Rationalization. Sustainability.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 01 – Divisão dos blocos e passarelas ....................................................................... 13
Figura 02 – Entrada da Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio .............................. 14
Figura 03 – Canaleta instalada no bloco E .......................................................................... 16
Figura 04 – Indicações para o cálculo da área de contribuição ........................................... 20
Figura 05 – Arranje típico de uma caixa de areia ou desarenador – em planta ................... 23
Figura 06 – Arranje típico de uma caixa de areia ou desarenador – em corte ..................... 24
Figura 07 – Esquema de ligação de bomba simples ............................................................ 26
Figura 08 – Curva característica para escolha do modelo de bomba .................................. 27
Figura 09 – Comprimentos equivalentes e perdas localizadas ............................................ 29
Figura 10 – Revestimentos na área externa ......................................................................... 31
Figura 11 – Seção retangular da calha ................................................................................. 38
Figura 12 – Projeção das calhas e condutores verticais no diagrama de cobertura ............. 38
Figura 13 – Divisão da área de captação para condutor vertical no bloco A ...................... 40
Figura 14 – Planta baixa e corte do desarenador/filtro de areia .......................................... 43
Figura 15 – Espaço para locação do reservatório e desarenador no terreno ........................ 45
Figura 16 – Placa de advertência de água não potável ........................................................ 49
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LISTA DE TABELAS
Tabela 01 – Dimensões e área de captação para cada bloco ............................................... 15
Tabela 02 – Parâmetros da engenharia para estimativa da demanda hidráulica ................. 18
Tabela 03 – Precipitação média mensal no município de Varginha .................................... 19
Tabela 04 – Coeficientes de rugosidade .............................................................................. 21
Tabela 05 – Condutores verticais de águas pluviais ............................................................ 22
Tabela 06 – Capacidade de condutores verticais de seção circular ..................................... 23
Tabela 07 – Coeficientes de Runoff médios ........................................................................ 25
Tabela 08 – Coeficientes de rugosidade para aplicação na fórmula de Hazen-Willians ..... 28
Tabela 09 – Vazão nos pontos de utilização em função da peça de utilização ................... 30
Tabela 10 – Área externa e revestimento empregado.......................................................... 31
Tabela 11 – Estimativa de consumo anual para higienização e irrigação ........................... 32
Tabela 12 – Estimativa de consumo anual para descarga em bacias sanitárias .................. 34
Tabela 13 – Estimativa de consumo anual para pontos supridos pela água de chuva ......... 35
Tabela 14 – Área de cobertura para dimensionamento das calhas e condutores ................. 36
Tabela 15 – Vazão de projeto em cada bloco da escola ...................................................... 37
Tabela 16 – Dimensionamento das calhas de todos os blocos ............................................ 39
Tabela 17 – Diâmetro dos condutores verticais................................................................... 40
Tabela 18 – Área de cobertura para determinação do volume de captação ........................ 41
Tabela 19 – Volume disponível para captação de água de chuva ....................................... 42
Tabela 20 – Estudo para dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl ............ 43
Tabela 21 – Planilha orçamentária para sistema de aproveitamento de água pluvial ......... 50
Tabela 22 – Tabela tarifária de consumo de água potável .................................................. 52
Tabela 23 – Estimativa de economia de água potável com o uso da água de chuva ........... 53
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 11
2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 12
2.1 Objetivo geral ............................................................................................................... 12
2.2 Objetivos específicos .................................................................................................... 12
3 BREVE DIAGNÓSTICO .............................................................................................. 13
3.1 Apresentação do local de estudo ................................................................................ 13
3.2 Análise do sistema pluvial existente ........................................................................... 15
3.2.1 Área de captação ......................................................................................................... 15
3.2.2 Calhas e condutores verticais ..................................................................................... 16
3.2.3 Canaletas ..................................................................................................................... 16
3.2.4 Condutores horizontais ............................................................................................... 16
3.2.5 Caixas de areia ............................................................................................................ 16
4 MEMORIAL DESCRITIVO ........................................................................................ 18
4.1 Concepção de projeto .................................................................................................. 18
4.2 Consumo de água ......................................................................................................... 18
4.3 Dados pluviométricos .................................................................................................. 19
4.4 Área de contribuição ................................................................................................... 20
4.5 Vazão de projeto .......................................................................................................... 20
4.6 Dimensionamento de calhas e condutores ................................................................. 21
4.6.1 Calhas ......................................................................................................................... 21
4.6.2 Condutores verticais ................................................................................................... 22
4.6.3 Condutores horizontais ............................................................................................... 22
4.7 Filtro (desarenador) .................................................................................................... 23
4.8 Volume de captação de água de chuva ...................................................................... 24
4.9 Reservatórios ................................................................................................................ 25
4.10 Sistema elevatório ...................................................................................................... 26
4.10.1 Potência da bomba .................................................................................................... 28
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4.11 Redes de distribuição de água .................................................................................. 29
5.0 MEMORIAL DE CÁLCULO .................................................................................... 31
5.1 Determinação do consumo de água ............................................................................ 31
5.1.1 Higienização do pátio, refeitório e irrigação do gramado .......................................... 31
5.1.2 Descarga das bacias sanitárias .................................................................................... 33
5.1.3 Determinação do consumo total ................................................................................. 34
5.2 Dados pluviométricos .................................................................................................. 35
5.3 Área de captação .......................................................................................................... 35
5.4 Vazão de projeto .......................................................................................................... 36
5.5 Dimensionamento de calhas ........................................................................................ 37
5.6 Dimensionamento dos condutores verticais .............................................................. 39
5.7 Determinação do volume de captação de água de chuva ......................................... 41
5.8 Dimensionamento do filtro (desarenador) ................................................................ 42
5.9 Dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl ........................................ 44
5.10 Locação do filtro e do reservatório no terreno ....................................................... 45
5.11 Dimensionamento dos condutores horizontais ....................................................... 45
5.12 Sistema elevatório ...................................................................................................... 45
5.12.1 Diâmetro do tubo de recalque ................................................................................... 45
5.12.2 Diâmetro do tubo de sucção ..................................................................................... 46
5.12.3 Determinação da potência da bomba ........................................................................ 46
5.13 Dimensionamento das redes de água fria ................................................................ 47
6.0 ESPECIFICAÇÃO DOS MATERIAIS ..................................................................... 48
6.1 Instalações de águas pluviais ...................................................................................... 48
6.2 Sistema de captação de água de chuva ...................................................................... 48
6.3 Instalações de água fria ............................................................................................... 49
7.0 ORÇAMENTO ............................................................................................................ 50
8.0 ESTIMATIVA DO PERÍODO DE RETORNO ....................................................... 52
9.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 54
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REFERÊNCIAS ................................................................................................................ 55
APÊNDICE A – Dimensionamento dos condutores horizontais ................................... 57
APÊNDICE B – Dimensionamento da tubulação de água fria ..................................... 59
APÊNDICE C – Projeto de aproveitamento de águas pluviais ..................................... 61
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1 INTRODUÇÃO
A água é um bem natural indispensável para a vida no planeta utilizada (além de para
o consumo próprio) nas mais diversas atividades humanas. Porém a sua utilização imprópria e
o crescimento desenfreado da população acarretam num aumento considerável da sua
demanda, provocando escassez deste recurso em algumas regiões. Deste modo, o tema vem se
tornado pauta de diversas pesquisas e estudos, com o objetivo de obter medidas e técnicas que
possam manter e preservar a água para a sociedade atual e para as próximas gerações.
O aproveitamento de águas pluviais em edificações é uma solução sustentável que tem
por objetivo a utilização da água de chuva em atividades que não necessitem de água potável,
como higienização de ambientes, irrigação de jardins, descargas para vasos sanitários,
lavagem de veículos, dentre outras. O sistema de aproveitamento consiste na captação da água
de chuva por meio da área de coleta disponível (cobertura), onde é direcionada para as calhas
e condutores até o local de armazenamento (reservatório). A distribuição da mesma para os
pontos de consumo pode ser feita através de bombas elétricas ou por gravidade, dependendo
da edificação e do sistema adotado.
Este trabalho iniciou-se abordando os conceitos do sistema de aproveitamento de
águas pluviais e seus principais componentes, as técnicas recomendadas por autores e normas,
as equações e cálculos utilizados e um panorama contemporâneo sobre a aplicação desta
técnica sustentável no Brasil. Foi realizado um pré-dimensionamento do sistema e por meio
dos resultados verificou-se a possibilidade de ampliação dos pontos de utilização devido à
grande área de captação.
Nesta segunda etapa do trabalho de conclusão de curso apresenta-se o
dimensionamento completo do sistema de captação de águas pluviais para a Escola Municipal
Antônio de Pádua Amâncio, assim como a especificação de materiais utilizados, detalhe das
instalações, local para implantação do reservatório e planilha orçamentária para estimar o
período de retorno do investimento.
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2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo geral
Desenvolver um projeto de aproveitamento de água pluvial para a Escola Municipal
Antônio de Pádua Amâncio, situada no município de Varginha/MG.
2.2 Objetivos específicos
Este trabalho de conclusão de curso apresenta os seguintes objetivos específicos:
Apresentar breve diagnóstico do local de estudo;
Determinar o consumo de água da edificação que poderá ser suprido por água não-
potável;
Realizar estudo pluviométrico do município de Varginha;
Dimensionar o sistema de aproveitamento de água de chuva e o sistema de drenagem
pluvial para a edificação;
Dimensionar o sistema elevatório (bombas) e as instalações de água fria;
Realizar orçamento para a instalação de todo o sistema;
Determinar o período de retorno para o projeto de aproveitamento de água pluvial.
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3.0 BREVE DIAGNÓSTICO
3.1 Apresentação do local de estudo
A Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio, está localizada na Rua Dom Joseph
Kallas, nº 50, no bairro Nossa Senhora de Fátima, no município de Varginha. A edificação foi
inaugurada no dia 30 de março de 2016 e atende cerca de 800 alunos do ensino fundamental
ao ensino médio. Possui 2.957,84 m² de área construída contando com 12 salas de aula,
biblioteca, salas multiuso e ginásio poliesportivo. Na Figura 01 é possível observar a divisão
dos blocos (demarcados na cor azul) e passarelas (demarcadas na cor vermelho) no terreno em
que se encontra a edificação. A implantação dos blocos, assim como os projetos
complementares de água fria, esgoto sanitário, rede pluvial e prevenção de incêndio foram
adaptados ao terreno disponível para a construção. A modificação foi realizada pela
prefeitura, que disponibilizou os projetos para a realização deste trabalho.
Figura 01- Divisão dos blocos e passarelas.
Fonte: (o autor. 2017).
Sendo:
Bloco A: Administrativo/Diretoria
Bloco B: Salas de Aula/Biblioteca
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Bloco C: Salas de aula/Salas multiuso
Bloco D: Refeitório/Cozinha
Bloco E: Salas de aula/Sanitários
Bloco F: Salas de aula/Salas multiuso
Bloco G: Vestiários
Bloco H: Ginásio poliesportivo
A construção da escola (Figura 02) ocorreu em parceria com o Ministério da
Educação, Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (FNDE) e Prefeitura Municipal
de Varginha. O programa, que tem o nome de “Projeto Espaço Educativo Urbano”,
disponibiliza todos os projetos e documentações necessárias para a construção da edificação
(pode ser acessado em www.fnde.gov.br/programas). De acordo com o registro de
responsabilidade técnica (RRT) disponível no site, o projeto arquitetônico é autoria da
Arquiteta e Urbanista Vivian Maurer Bortolotto.
Figura 02- Entrada da Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio.
Fonte: (o autor. 2017).
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3.2Análise do sistema pluvial existente
O projeto de redes pluviais da Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio
necessitou ser ajustado, pois a locação dos blocos foi modificada, alterando as redes de tubos
e grelhas.
3.2.1 Área de captação
Obteve-se a área real das coberturas apresentadas no diagrama de cobertura do projeto
arquitetônico. A Tabela 01 a seguir apresenta as dimensões e área total de cada bloco
(multiplicando largura por comprimento).
Tabela 01 – Dimensões e área de captação para cada bloco (continua)
Ambiente Lado do
telhado
Largura
(a)
Comprimento
(b)
Área de captação
(m²)
Bloco A
Entrada - lado 1 1,9 7,2 13,68
Entrada - lado 2 1,9 7,2 13,68
Lado 1 6,23 16,15 100,61
Lado 2 6,23 16,15 100,61
Bloco B Lado 1 5,35 23,35 124,92
Lado 2 7,15 23,35 166,95
Bloco C Lado 1 5,35 23,35 124,92
Lado 2 7,15 23,35 166,95
Bloco D Lado 1 7,03 25,15 176,8
Lado 2 7,03 25,15 176,8
Bloco E-1 Lado 1 5,35 37,95 203,03
Lado 2 7,15 37,95 271,34
Bloco E-2 Lado 1 5,35 37,95 203,03
Lado 2 7,15 37,95 271,34
Bloco F Lado 1 5,35 30,54 163,39
Lado 2 7,15 30,54 218,36
Bloco G Lado 1 5,35 8,98 48,04
Lado 2 7,15 8,98 64,21
Bloco H Lado 1 13,1 37,64 493,08
Lado 2 13,1 37,64 493,08
Passarelas
(totais)
Lado 1 1,8 56,39 101,5
Lado 2 1,8 56,39 101,5
Total 3797,87
Fonte: (o autor. 2017).
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3.2.2 Calhas e condutores verticais
Em visita ao local, foi constatado que todas as coberturas não possuem calhas e
condutores verticais. Tanto no projeto original, como no adaptado pela prefeitura também não
preveem a instalação dessas peças.
3.2.3 Canaletas
A água de chuva que escorre pelo telhado cai sobre canaletas (Figura 03) instaladas no
piso. As canaletas são de concreto, dimensões 20x20 cm e com tampa com grelha de
alumínio, com inclinação de 1 %. Conforme projeto, estão instaladas nas laterais dos blocos,
com exceção do bloco F (não possui canaleta na lateral direita) e de grande parte das
passarelas.
Figura 03- Canaleta instalada no bloco E.
Fonte: (o autor. 2017).
3.2.4 Condutores horizontais
De acordo com o projeto de águas pluviais, as canaletas transportam a água de chuva
até os condutores horizontais. A tubulação é em PVC soldável, com inclinação de 0,5% e 1%.
O diâmetro varia de 100 a 300 mm em função da vazão captada pelo condutor, que encaminha
toda a água para a rede pública de águas pluviais.
3.2.5 Caixas de areia
Foram instalados dois modelos de caixa de areia na edificação:
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Caixa de areia de 60x60 cm, com tampa de concreto e grelha;
Caixa de areia de 80x80 cm, com tampa de concreto.
As caixas estão locadas no projeto e foi observado que algumas (ao redor do bloco H)
não atendem às recomendações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT): NBR
10844/1989 que estabelece uma distância máxima de 20 m para um trecho de tubulação
enterrada em percursos retilíneos.
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4.0 MEMORIAL DESCRITIVO
4.1 Concepção de projeto
O projeto de aproveitamento de águas pluviais para a Escola Municipal Antônio de
Pádua Amâncio foi desenvolvido de maneira a aproveitar a grande superfície disponível para
captação de águas pluviais, visando a sua utilização nos pontos de consumo que não
necessitam de água potável.
Por meio do estudo realizado no Trabalho de Conclusão de Curso I, observou-se que o
volume de chuva captado pela área das coberturas é maior que o consumo de água estipulado
para higienização dos pátios e irrigação do gramado. Portanto, optou-se pela ampliação dos
pontos de utilização, direcionando a água de chuva também para suprir a descarga das bacias
sanitárias.
Primeiramente foi realizado o dimensionamento das instalações de águas pluviais,
visto que as coberturas existentes na escola não possuem calhas e condutores verticais.
Também foram previstos novos condutores horizontais que conduzirão a água de chuva para o
filtro de areia e reservatório de armazenamento. Definido o local para implantação do
reservatório, a água será distribuída aos pontos de utilização por meio de sistema elevatório
(bombas elétricas) e um reservatório superior.
4.2 Consumo de água
Segundo Tomaz (2010), há uma grande dificuldade em se determinar o consumo de
água devido à escassez de informações, entretanto, há uma forma de estimar esse consumo
através dos parâmetros utilizados nos Estados Unidos. A tabela 02 a seguir apresenta os
valores adotados para os pontos de utilização previstos na escola.
Tabela 02 – Parâmetros da engenharia para estimativa da demanda hidráulica.
Uso Unidades Valores
Descarga na bacia sanitária descarga/pessoa/dia 2
Volume de descarga litros/descarga 9
Irrigação de gramado ou jardim litros/dia/m² 2
Higienização de pátio litros/dia/m² 2 Fonte: (Adaptado. TOMAZ, 2010, p. 67 e 68).
De acordo com a diretora da escola, o consumo de água para higienização e irrigação é
variável. Nos períodos de aula, o pátio e refeitório são higienizados uma vez por semana,
enquanto nas férias (janeiro, julho e dezembro) a higienização passa a acontecer uma vez a
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cada 15 dias. Para a irrigação do gramado, o consumo varia de acordo com os períodos de
chuva, sendo que nos meses de altos índices de precipitação, a irrigação acontece duas vezes
por mês. Nos meses de estiagem (considerando de Maio a Setembro), a irrigação passa a
acontecer três vezes por semana.
Para mensuração da área total de gramado e pátio foi utilizado o projeto arquitetônico
disponibilizado pela Prefeitura Municipal de Varginha. Em relação ao volume de água
utilizada na descarga da bacia sanitária somou-se o número total de alunos que a escola
comporta juntamente com o número de funcionários fixos, multiplicando-os pelos valores
citados na tabela anterior, considerando um período letivo mensal de 21 dias. Os resultados
serão apresentados no memorial de cálculo.
4.3 Dados pluviométricos
Os dados referentes à precipitação média mensal no município de Varginha (Tabela
03) foram obtidos no site da Fundação Procafe. A média mensal corresponde ao intervalo de
tempo dos anos de 1974 a 2015.
Tabela 03 – Precipitação média mensal no município de Varginha para período entre 1974 e 2015
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Precipitação
média (mm) 274,0 180,3 176,6 80,3 50,7 34,2 18,6 17,3 73,0 107,3 180,2 257,2 Fonte: (Fundação Procafé. Disponível em: . Acesso em: 07 abril 2017).
Para a determinação da intensidade pluviométrica utilizou-se o software Pluvio
(Universidade Federal de Viçosa), que forneceu dados para serem aplicados na equação geral
ou equação IDF (FESTI, 2006).
𝑖 = 𝐾 𝑥 𝑇𝑟𝑎
(𝑡𝑐 + 𝑏)𝑐
(Equação 01)
Sendo:
i: intensidade pluviométrica, em mm/h;
Tr: período de retorno, em anos;
tc: tempo de concentração, em min;
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K, a, b, c: parâmetros locais que podem ser obtidos pelo software Pluvio.
4.4 Área de contribuição
Por meio do projeto arquitetônico, foram retirados dos diagramas de cobertura o
comprimento, largura e inclinação de cada bloco. Conforme Figura 04, a ABNT: NBR 10844
(1989) forneceu a equação para cálculo da área contribuinte.
Figura 04 - Indicações para o cálculo da área de contribuição.
Fonte: (Adaptado, NETTO, 1998, p. 592).
4.5 Vazão de projeto
De acordo com a norma ABNT: NBR 10844 (1989), a vazão de projeto foi
determinada pela seguinte equação:
𝑄 = 𝑖 𝑥 𝐴
60
(Equação 02)
Onde:
Q: vazão de projeto, em L/min;
i: intensidade pluviométrica, em mm/h;
A: área de contribuição, em m².
A área de contribuição utilizada nesta equação deve considerar os incrementos devido
à inclinação do telhado, com o objetivo de obter um dimensionamento preciso das peças
hidráulicas de instalações pluviais.
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4.6 Dimensionamento de calhas e condutores
4.6.1 Calhas
No diagnóstico realizado de acordo com projeto e visita ao local, constatou-se que não
foi prevista a instalação de calhas nas coberturas dos blocos. Sendo assim, as calhas foram
dimensionadas para direcionar toda a água de chuva captada pelos telhados. Na escolha do
tipo de calha, foi adotada a de seção retangular em chapa de aço galvanizado, visto que é o
modelo mais tradicional na região. Para o dimensionamento, optou-se por utilizar a fórmula
de Manning-Strickler indicada na equação 03.
𝑄 = 𝐾 𝑆
𝑛 𝑅ℎ
2/3𝑖1/2
(Equação 03)
Onde:
Q: vazão de projeto, em L/min;
S: área da seção molhada, em m²;
n: coeficiente de rugosidade, conforme Tabela 04;
R: raio hidráulico, em m;
Rh: perímetro molhado, em m;
i: declividade da calha, em m/m
K: 60.000
A inclinação das calhas deve ser uniforme, com valor mínimo de 0,5%.
Tabela 04 – Coeficientes de rugosidade
Material n
plástico, fibrocimento, aço, metais não-
ferrosos 0,011
ferro fundido, concreto alisado,
alvenaria revestida 0,012
alvenaria de tijolos não-revestida 0,015 Fonte: (Adaptado. ABNT, 1989, p. 6).
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4.6.2 Condutores verticais
Conforme cita a ABNT: NBR 10844 (1989), os condutores verticais devem ser
projetados, sempre que possível, em uma só prumada. Em caso de necessidade de desvio,
curvas de 90º de raio longo ou curvas de 45º devem ser adotadas em conjunto com peças de
inspeção.
Adotou-se para este o projeto o condutor vertical circular em PVC. O
dimensionamento foi realizado conforme Tabela 05.
Tabela 05 – Condutores verticais de águas pluviais
Diâmetro do
condutor
Área máxima de cobertura
(m²)
(pol) (cm) Uso corrente no
Rio de Janeiro
Recomendação
norte-
americana
2 5 46 39
3 7,5 130 88
4 10 288 156
5 12,7 501 256
6 15 780 342
8 20,3 1616 646
Fonte: (MACINTYRE, 2008, p. 143).
4.6.3 Condutores horizontais
Conforme a ABNT: NBR 10844 (1989), os condutores horizontais devem ser
projetados, sempre que possível, com declividade uniforme, utilizando o valor mínimo de
0,5%.
Não foi possível utilizar os condutores horizontais existentes na escola para a captação
de água de chuva, pois além de conduzirem a água que escorre pelo pátio (por meio das
grelhas), já estão interligados nos bueiros externos da edificação. Portanto, foi necessário criar
uma nova rede que parte dos condutores verticais até o filtro de areia e reservatório de
armazenamento. Adotando tubos de seção circular e material em PVC (n=0,011), o
dimensionamento foi realizado por meio da Tabela 06 a seguir.
-
23
Tabela 06 – Capacidade de condutores horizontais de seção circular (vazões em L/min.)
Diâmetro
interno (D)
(mm)
n = 0,011 n = 0,012
0,50% 1% 2% 0,50% 1% 2%
50 32 45 64 29 41 59
75 95 133 188 87 122 172
100 204 287 405 187 264 372
125 370 521 735 339 478 674
150 602 847 1190 552 777 1100
200 1300 1820 2570 1190 1670 2360 Fonte: (ABNT, 1989, p. 9).
4.7 Filtro (desarenador)
Visto que a escola é dividida em vários blocos, com áreas de captação diferentes,
mostrou-se viável a implantação de um desarenador para filtragem, pois os filtros disponíveis
no mercado são limitados em função da área de captação, ao ponto que, um desarenador
suporta toda a água captada pelos telhados.
De acordo com Ciesielski (2011), a função do desarenador é reduzir e controlar a
velocidade de escoamento de forma a forçar a sedimentação ou deposição de partículas acima
de um determinado padrão. Adota-se comumente a remoção de partículas de diâmetro médio
a grande, superior a 0,2 mm.
Geralmente, divide-se a caixa de areia ou desarenador em dois canais, sendo que cada
um deve operar separadamente enquanto o outro passa por manutenção ou limpeza. As
Figuras 05 e 06 apresentam um arranje típico de desarenador.
Figura 05 – Arranje típico de uma caixa de areia ou desarenador – em planta.
Fonte: (CIESIELSKI, 2011).
-
24
Figura 06 – Arranje típico de uma caixa de areia ou desarenador – em corte.
Fonte: (CIESIELSKI, 2011).
4.8 Volume de captação de água de chuva
O volume de captação de água de chuva disponível na escola foi calculado de acordo
com a ABNT: NBR 15527 (2007), que estabelece a equação a seguir.
𝑉 = 𝑃 𝑥 𝐴 𝑥 𝐶 𝑥 𝑛𝑓𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜
(Equação 04)
Onde:
V: volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável;
P: precipitação média anual, mensal ou diária;
A: área de coleta (plano horizontal);
C: coeficiente de escoamento superficial da cobertura;
ηfator de captação: é a eficiência do sistema de captação, levando em conta o dispositivo
de descarte de sólidos e desvio de escoamento inicial, caso este último seja realizado.
Usualmente adotado como 0,85 (TOMAZ, 2010).
De acordo com Tomaz (2010), o coeficiente de escoamento superficial ou coeficiente
de runoff é o quociente entre a água que escoa superficialmente pelo total de água precipitada.
A Tabela 07 apresenta alguns valores médios do coeficiente de runoff.
-
25
Tabela 07 – Coeficientes de runoff médios
Material Coeficiente de Runoff
Telhas cerâmicas 0,8 a 0,9
Telhas esmaltadas 0,9 a 0,95
Telhas corrugadas de
metal 0,8 a 0,9
Cimento amianto 0,8 a 0,9
Plástico 0,9 a 0,95 Fonte: (TOMAZ, 2010, p. 103).
Em visita à escola, verificou-se que existem dois tipos de telhas nas coberturas, telhas
cerâmicas para os blocos principais e telha de aço galvanizada para o ginásio. Portanto, o
valor adotado para o coeficiente de Runoff foi de 0,9.
4.9 Reservatórios
Com os dados obtidos até então, foi possível dimensionar o reservatório através da
ABNT: NBR 15527 (2007), que estabelece alguns métodos para cálculo. Utilizou-se o
método de Rippl, que dimensiona o reservatório em função das séries de precipitação
histórica em função da demanda da edificação.
𝑆(𝑡) = 𝐷(𝑡) − 𝑄(𝑡)
(Equação 05)
𝑄(𝑡) = 𝐶 𝑥 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎çã𝑜 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑢𝑣𝑎 𝑥 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑝𝑡𝑎çã𝑜
(Equação 06)
V = Σ S(t), somente para valores S(t) >0
Sendo que: Σ 𝐷(𝑡) < Σ 𝑄(𝑡)
Onde:
S (t): é o volume de água no reservatório no tempo t;
Q (t): é o volume de chuva aproveitável no tempo t;
D (t): é a demanda ou consumo no tempo t;
V: é o volume do reservatório;
C: é o coeficiente de escoamento superficial (runoff).
-
26
Foi definido que haverá dois reservatórios principais: um enterrado, sendo o seu
dimensionamento de acordo com o método de Rippl e outro, superior, com 12,0 m³ do tipo
taça coluna seca. Os resultados do dimensionamento estão apresentados no Memorial de
Cálculo.
4.10 Sistema elevatório
Conforme cita Tomaz (2008), em casos que se utiliza reservatório inferior deverá ser
instalada bomba simples (Figura 07) para encaminhamento da água coletada para o
reservatório superior ou outro destino. O sistema de bombeamento deverá ser automatizado
com sistema de liga-desliga.
Figura 07 - Esquema de ligação de bomba simples.
Fonte: (MELLO. Bombas centrífugas. 2010).
De acordo com Macintyre (2008), a escolha da bomba pode ser feita através de
catálogos de fabricantes (Figura 08) que se baseiam no conhecimento da descarga (Q) e da
altura manométrica (H).
𝐻 = ℎ𝑒 + 𝐽
(Equação 07)
Onde:
H: altura manométrica, em metros;
He: altura estática, em metros;
J: perda de carga no trecho (sucção ou recalque).
-
27
Figura 08 - Curva característica para escolha do modelo da bomba.
Fonte: (KSB bombas).
Para o cálculo da potência do motor que aciona a bomba, o mesmo autor cita a
seguinte equação que foi utilizada no dimensionamento:
𝑃 = 1.000 𝑥 𝑄 𝑥 𝐻
75 𝑥 𝑛
(Equação 08)
Sendo:
P: potência motriz, em CV;
Q: vazão, em m³/s;
H: altura manométrica, em metros;
n: rendimento total da bomba. Varia entre 30 a 80%, conforme o tipo e qualidade da
bomba.
No sistema elevatório proposto, foi definido que o funcionamento da bomba será
descontínuo. Para tal, a ABNT: 5626 (1998) recomenda que o diâmetro da tubulação de
recalque seja calculado por meio da fórmula de Forschheimmer:
-
28
𝐷𝑟 = 1,3 𝑥 √𝑄 𝑥 √𝑋4
(Equação 09)
Onde:
Dr: diâmetro nominal da tubulação, em metros;
Q: descarga da bomba, em m³/s;
X: número de horas de funcionamento da bomba no período de 24 horas;
Para o diâmetro de sucção, adotou-se um diâmetro imediatamente maior na bitola
comercial de fabricação de tubos (MACINTYRE, 2008).
4.10.1 Potência da bomba
Para o dimensionamento da bomba, foi necessário determinar a altura estática da
tubulação e calcular a perda de carga nos trechos. Para tal, foi utilizada a fórmula de Hazen-
Willians. Expressa por:
𝐽 = 10,641
𝐶1,85𝑥
𝑄1,85
𝐷4,87
(Equação 10)
Onde:
Q: vazão, em m³/s;
D: diâmetro do tubo, expresso em m;
C: coeficiente de rugosidade que varia de acordo com o material (tabela 08);
J: perda de carga unitária, expressa em m/m.
Tabela 08 – Coeficientes de rugosidade para aplicação na fórmula Hazen-Willians (continua)
Tipo de tubo Novos Usados
10 anos 20 anos
Aço corrugado (chapas onduladas) 60 X X
Aço galvanizado roscado 125 100 90
-
29
Tabela 08 – Coeficientes de rugosidade para aplicação na fórmula Hazen-Willians (conclusão)
Tipo de tubo Novos Usados
10 anos 20 anos
Aço rebitado 110 90 80
Aço soldado 125 110 90
Aço soldado (com revestimento epoxi) 140 130 115
Cimento amianto 140 130 120
Cobre 140 135 130
Concreto (bom acabamento) 130 125 120
Concreto (acabamento comum) 130 120 110
Ferro fundido (sem revestimento) 130 110 90
Ferro fundido (revestimento em argamassa de
cimento) 130 120 105
Grês cerâmico vidrado (manilhas) 110 110 110
Latão 130 130 130
Madeira (em aduelas) 120 120 110
Tijolos (condutos com bom acabamento) 100 95 90
Vidro 140 140 140
Plástico (PVC) 140 135 130
Fonte: (Adaptado, Escoamento em encanamentos).
Para a determinação dos comprimentos equivalentes das peças utilizadas, foi utilizada
a Figura 09.
Figura 09- Comprimentos equivalentes e perdas localizadas.
Fonte: (MACINTYRE, 2008, p. 24).
4.11 Redes de distribuição de água
As redes se dividirão para atender às torneiras que servirão para higienização do pátio
e irrigação do gramado e para as bacias sanitárias dos banheiros. Toda a rede foi
dimensionada de acordo com a ABNT NBR 5626, respeitando as vazões mínimas estipuladas
-
30
(Tabela 09), considerando velocidade máxima do fluido de 3 m/s, velocidade mínima de 0,5
m/s, pressão mínima nos pontos de utilização de 1 m.c.a (metro de coluna d’água) e pressão
máxima de 40 m.c.a. Para a válvula de descarga, a pressão mínima deverá ser de 1,5 m.c.a. O
dimensionamento está apresentado no Apêndice B.
Tabela 09 – Vazão nos pontos de utilização em função do aparelho sanitário e da peça de utilização
Aparelho Sanitário Peça de utilização
Vazão de projeto
L/s
Bacia sanitária
Caixa de descarga 0,15
Válvula de descarga 1,70
Torneira de jardim ou lavagem em
geral Torneira 0,20 Fonte: (Adaptado, ABNT, 1998, p. 13).
Os tubos enterrados serão em PVC, enquanto os tubos de expostos serão de cobre
(observar projeto no Apêndice C).
-
31
5.0 MEMORIAL DE CÁLCULO
5.1 Determinação do consumo de água
A água de chuva coletada será utilizada para higienização do pátio, refeitório e
irrigação do gramado.
5.1.1 Higienização do pátio, refeitório e irrigação do gramado
Conforme projeto disponibilizado pela prefeitura e visita realizada na escola, a
edificação possui uma extensa área externa (Figura 10). A Tabela 10 apresenta o quadro de
áreas externas assim como o material utilizado.
Tabela 10 – Área externa e revestimento empregado
Revestimento Área (m²)
Piso pedra luminária 643,48
Piso ladrilho hidráulico 1737,68
Piso concregrama 646,11
Gramado 1916,00
Área externa total 4943,27 Fonte: (o autor. 2017).
Figura 10 - Revestimentos na área externa.
Fonte: (o autor. 2017).
A Tabela 11 apresenta a estimativa de consumo anual para higienização do pátio,
refeitório e irrigação do gramado de acordo com as frequências estabelecidas no item 4.2.
-
32
Tabela 11 – Estimativa de consumo anual para higienização e irrigação (continua)
Mês Atividade Consumo
(litros/dia/m²)
Frequência
(nº
vezes/mês)
Área (m²) Consumo
(m³)
Janeiro
Higienização do pátio 2 2 1737,68 6,95
Higienização do refeitório 2 2 293,37 1,17
Irrigação do gramado 2 2 1916 7,66
Sub-total 15,79
Fevereiro
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 2 1916 7,66
Sub-total 23,91
Março
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 2 1916 7,66
Sub-total 23,91
Abril
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 2 1916 7,66
Sub-total 23,91
Maio
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 12 1916 45,98
Sub-total 62,23
Junho
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 12 1916 45,98
Sub-total 62,23
Julho
Higienização do pátio 2 2 1737,68 6,95
Higienização do refeitório 2 2 293,37 1,17
Irrigação do gramado 2 12 1916 45,98
Sub-total 54,11
Agosto
Higienização do pátio 2 4 1737,68 13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 12 1916 45,98
Sub-total 62,23
Setembro
Higienização do pátio
2
4
1737,68
13,9
Higienização do refeitório 2 4 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2 12 1916 45,98
Sub-total 62,23
-
33
Tabela 11 – Estimativa de consumo anual para higienização e irrigação (conclusão)
Mês Atividade Consumo
(litros/dia/m²)
Frequência
(nº
vezes/mês)
Área (m²) Consumo
(m³)
Outubro
Higienização do pátio 2,00 4,00 1737,68 13,90
Higienização do refeitório 2,00 4,00 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2,00 2,00 1916,00 7,66
Sub-total 23,91
Novembro
Higienização do pátio 2,00 4,00 1737,68 13,90
Higienização do refeitório 2,00 4,00 293,37 2,35
Irrigação do gramado 2,00 2,00 1916,00 7,66
Sub-total 23,91
Dezembro
Higienização do pátio 2,00 2,00 1737,68 6,95
Higienização do refeitório 2,00 2,00 293,37 1,17
Irrigação do gramado 2,00 2,00 1916,00 7,66
Sub-total 15,79
Total anual 454,18 Fonte: (o autor. 2017).
Sendo assim, o total anual de água utilizada para higienização e irrigação foi estimado
em 454,18 m³.
5.1.2 Descarga das bacias sanitárias
A escola possui 12 salas de aula que comportam 32 alunos, funcionando no período
vespertino e matutino. A capacidade máxima diária de alunos que frequentam a escola é dada
pela fórmula abaixo.
12 𝑠𝑎𝑙𝑎𝑠 𝑥 32 𝑎𝑙𝑢𝑛𝑜𝑠 𝑥 2 𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜𝑠 = 768 𝑎𝑙𝑢𝑛𝑜𝑠
De acordo com a diretora, a escola possui 20 funcionários fixos durante todo o
expediente, portanto, estimou-se a população total diária da edificação:
768 𝑎𝑙𝑢𝑛𝑜𝑠 + 20 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛á𝑟𝑖𝑜𝑠 = 788 𝑝𝑒𝑠𝑠𝑜𝑎𝑠
Baseando-se na Tabela 02, o consumo mensal de água utilizado na descarga das bacias
sanitárias foi dado pela equação:
788 𝑝𝑒𝑠𝑠𝑜𝑎𝑠 𝑥 2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑥 9 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑥 21 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 297.864,00 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠
Nos meses de janeiro, julho e dezembro (férias), considerou-se a utilização das bacias
sanitárias apenas pelos funcionários, visto que nestes meses os alunos estão de férias. A
-
34
Tabela 12 apresenta uma estimativa anual do consumo de água com descarga de bacias
sanitárias.
20 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛á𝑟𝑖𝑜𝑠 𝑥 2 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑠 𝑥 9 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑥 21 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 = 7.560 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠
Tabela 12 – Estimativa de consumo anual para descarga em bacias sanitárias
Mês Atividade Consumo (m³)
Janeiro Descarga -
bacia sanitária 7,56
Fevereiro Descarga -
bacia sanitária 297,86
Março Descarga -
bacia sanitária 297,86
Abril Descarga -
bacia sanitária 297,86
Maio Descarga -
bacia sanitária 297,86
Junho Descarga -
bacia sanitária 297,86
Julho Descarga -
bacia sanitária 7,56
Agosto Descarga -
bacia sanitária 297,86
Setembro Descarga -
bacia sanitária 297,86
Outubro Descarga -
bacia sanitária 297,86
Novembro Descarga -
bacia sanitária 297,86
Dezembro Descarga -
bacia sanitária 7,56
TOTAL 2703,42 Fonte: (o autor. 2017).
Portanto, obteve-se um consumo total anual no valor de 2703,42 m³.
5.1.3 Determinação do consumo total
O consumo total em cada mês na escola dos pontos que serão supridos pela água de
chuva é dado pela Tabela 13 a seguir.
-
35
Tabela 13 – Estimativa de consumo anual para pontos supridos pela água de chuva não potável
Mês Consumo (m³)
Janeiro 23,35
Fevereiro 321,77
Março 321,77
Abril 321,77
Maio 360,09
Junho 360,09
Julho 61,67
Agosto 360,09
Setembro 360,09
Outubro 321,77
Novembro 321,77
Dezembro 23,35
TOTAL 3157,58
Fonte: (o autor. 2017).
Tem-se então o valor de 3157,58 m³ anuais. Este valor será usado para o
dimensionamento do reservatório de armazenamento.
5.2 Dados pluviométricos
Determinação da intensidade pluviométrica para o município de Varginha com o
auxílio do software Pluvio. Conforme ABNT: NBR 10844 (1989) recomenda, para o tempo
de retorno (Tr) foi considerado 5 anos e para o tempo de concentração (tc) adotou-se 5
minutos.
𝑖 = 𝐾 𝑥 𝑇𝑟𝑎
(𝑡𝑐 + 𝑏)𝑐
𝑖 = 5987,104 𝑥 50,218
(5 + 32,694)1,087= 164,51 𝑚𝑚/ℎ
Os dados de precipitação média histórica para o município foram retirados de acordo
com a Tabela 03.
5.3 Área de captação
Conforme análise do sistema pluvial existente (item 3.2) obteve-se a área total
disponível para captação de água de chuva no valor de 3797,87 m². A área de cobertura para
dimensionamento das calhas e condutores (Tabela 14) deve-se acrescentar o incremento
devido à inclinação da cobertura (ABNT: NBR 10844. 1989).
-
36
Tabela 14 – Área de cobertura para dimensionamento das calhas e condutores
Ambiente
Lado do
telhado
Largura
(a)
Comprimento
(b)
Altura
(h)
Área de captação
(m²)
Bloco A
Entrada - lado
1 1,90 7,20 0,55 15,66
Entrada - lado
2 1,90 7,20 0,55 15,66
Lado 1 6,23 16,15 2,58 121,45
Lado 2 6,23 16,15 2,58 121,45
Bloco B Lado 1 5,35 23,35 1,62 143,84
Lado 2 7,15 23,35 2,22 192,87
Bloco C Lado 1 5,35 23,35 1,61 143,72
Lado 2 7,15 23,35 2,14 191,94
Bloco D Lado 1 7,03 25,15 2,58 209,25
Lado 2 7,03 25,15 2,58 209,25
Bloco E-1 Lado 1 5,35 37,95 1,59 233,20
Lado 2 7,15 37,95 2,14 311,95
Bloco E-2 Lado 1 5,35 37,95 1,59 233,20
Lado 2 7,15 37,95 2,14 311,95
Bloco F Lado 1 5,35 30,54 1,59 187,67
Lado 2 7,15 30,54 2,14 251,04
Bloco G Lado 1 5,35 8,98 1,59 55,18
Lado 2 7,15 8,98 2,14 73,82
Bloco H Lado 1 13,10 37,64 4,02 568,74
Lado 2 13,10 37,64 4,02 568,74
Passarelas
(totais)
Lado 1 1,80 56,39 0,65 119,83
Lado 2 1,80 56,39 0,65 119,83
Total 4400,22 Fonte: (o autor. 2017).
5.4 Vazão de projeto
Para a determinação da vazão de projeto foi utilizada a Equação 02, juntamente com
os dados de intensidade pluviométrica e área total de cobertura. A seguir o cálculo realizado
para a vazão de projeto do bloco A (lado 1). Os demais resultados estão descritos na Tabela
15.
𝑄 = 164,51 𝑥 121,45
60= 333,00 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑛
-
37
Tabela 15 – Vazão de projeto em cada bloco da escola
Ambiente Lado do telhado Área de captação (m²)
Intensidade
pluviométrica
(mm/h)
Vazão
(litros/min)
Bloco A
Entrada - lado 1 15,66
164,51
42,94
Entrada - lado 2 15,66 42,94
Lado 1 121,45 332,99
Lado 2 121,45 332,99
Bloco B Lado 1 143,84 394,37
Lado 2 192,87 528,82
Bloco C Lado 1 143,72 394,05
Lado 2 191,94 526,26
Bloco D Lado 1 209,25 573,72
Lado 2 209,25 573,72
Bloco E-1 Lado 1 233,20 639,40
Lado 2 311,95 855,31
Bloco E-2 Lado 1 233,20 639,40
Lado 2 311,95 855,31
Bloco F Lado 1 187,67 514,56
Lado 2 251,04 688,31
Bloco G Lado 1 55,18 151,30
Lado 2 73,82 202,39
Bloco H Lado 1 568,74 1559,39
Lado 2 568,74 1559,39
Passarelas
(totais)
Lado 1 119,83 328,55
Lado 2 119,83 328,55 Fonte: (o autor. 2017).
Obteve-se então a vazão individual de projeto para cada bloco e cada lado do telhado,
assim como a vazão total, no valor de 12.064,67 litros/min.
5.5 Dimensionamento de calhas
Segundo Macintyre (2008), a seção retangular mais favorável ao escoamento ocorre
quando a base é o dobro da altura da água no canal, ou seja, para b = 2 x a (Figura 11). A
borda livre (x) equivale a 2/3 de a. Portanto, adotou-se para a largura (b) 10 cm, para altura
(a)5 cm, inclinação (i) de 0,5% e coeficiente de rugosidade (n) 0,011 para aço. A vazão de
projeto para o Bloco A, considerando o lado 1 do telhado equivale a 332,99 litros/min.
Supondo 3 condutores verticais divididos igualmente ao longo do telhado (dois nos cantos e
um posicionado no meio), a vazão para calha será dividida por 4 (Figura 12), com o valor
então de 83,25 litros/min.
-
38
Figura 11 – Seção retangular da calha.
Fonte: (o autor. 2017).
Figura 12 – Projeção das calhas e condutores verticais no diagrama de cobertura para Bloco A.
Fonte: (o autor. 2017).
𝑃𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑜𝑙ℎ𝑎𝑑𝑜 = 𝑏 + 2𝑎 = 0,10 + (2 𝑥 0,05) = 0,200 𝑚
𝑅𝑎𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 =𝑎 𝑥 𝑏
𝑏 + 2𝑎=
0,10 𝑥 0,05
0,10 + (2 𝑥 0,05)= 0,025 𝑚
Velocidade calculada através da fórmula de Manning (Equação 03):
𝑉 =√𝑅ℎ23
𝑥 √𝑖
𝑛=
√0,02523
𝑥 √0,005
0,011= 0,55 𝑚. 𝑠−1
Sendo,
𝑄 = 𝐴 𝑥 𝑉 = (0,10 𝑥 0,05) 𝑥 0,55 = 0,002748 𝑚³. 𝑠−1 = 164,88 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑚𝑖𝑛
Com os resultados obtidos, verificou-se que a calha na dimensão 10,0 x 9,0cm (largura
x altura) atende à vazão de projeto para o lado 1 do telhado do bloco A.
-
39
A Tabela 16 apresenta o dimensionamento das calhas para todos os blocos da
edificação.
Tabela 16 – Dimensionamento das calhas de todos os blocos.
Ambiente Lado do
telhado
Vazão
(l/min)
Nº
condutores
verticais
Vazão
por calha
(l/min)
Vazão
suportada
(l/min)
Dimensões da
calha (cm)
b h (a + x)
Bloco A
Entrada - lado 1 42,94 1 42,94 164,88 10 9,00
Entrada - lado 2 42,94 1 42,94 164,88 10 9,00
Lado 1 332,99 3 83,25 164,88 10 9,00
Lado 2 332,99 3 83,25 164,88 10 9,00
Bloco B Lado 1 394,37 3 98,59 164,88 10 9,00
Lado 2 528,82 3 132,21 164,88 10 9,00
Bloco C Lado 1 394,05 3 98,51 164,88 10 9,00
Lado 2 526,26 3 131,57 164,88 10 9,00
Bloco D Lado 1 573,72 4 95,62 164,88 10 9,00
Lado 2 573,72 4 95,62 164,88 10 9,00
Bloco E-1 Lado 1 639,4 4 106,57 164,88 10 9,00
Lado 2 855,31 4 142,55 164,88 10 9,00
Bloco E-2 Lado 1 639,4 4 106,57 164,88 10 9,00
Lado 2 855,31 4 142,55 164,88 10 9,00
Bloco F Lado 1 514,56 4 85,76 164,88 10 9,00
Lado 2 688,31 4 114,72 164,88 10 9,00
Bloco G Lado 1 151,3 2 75,65 164,88 10 9,00
Lado 2 202,39 2 101,20 164,88 10 9,00
Bloco H Lado 1 1559,39 4 259,90 268,12 12 10,00
Lado 2 1559,39 4 259,90 268,12 12 10,00 Fonte: (o autor. 2017).
Objetivando uma padronização das dimensões, a calha com 10,0 x 9,0 cm (largura x
altura) atende a vazão da maioria dos blocos, exceto para o bloco H (ginásio poliesportivo)
que possui uma área de captação superior às demais, necessitando de calhas de 12,00 x 10,00
cm (largura x altura).
5.6 Dimensionamento dos condutores verticais
Os condutores verticais foram dimensionados com base nos valores para o Rio de
Janeiro apresentados na Tabela 05. Conforme a tabela, o condutor vertical tem o seu diâmetro
em função da área de cobertura. Portanto, foi realizada a divisão da área de captação que cada
condutor vertical (CV) comporta (para o bloco A), como demonstrado na Figura 13.
-
40
Figura 13 – Divisão da área de captação para cada condutor vertical do bloco A.
Fonte: (o autor. 2017).
De acordo com a Tabela 05, os condutores verticais CV A-1, CV A-2 e CV A-3
possuirão diâmetro de 7,5 cm ou 75 mm. A Tabela 17 apresenta o diâmetro de cada condutor
vertical de acordo com o bloco (ver projeto de instalações pluviais no Apêndice C).
Tabela 17 – Diâmetro dos condutores verticais (continua)
Ambiente Lado do
telhado
Nº de
condutores
verticais
Diâmetro
adotado
(mm)
Bloco A
Entrada - lado 1 1 75
Entrada - lado 2 1 75
Lado 1 3 75
Lado 2 3 75
Bloco B Lado 1 3 75
Lado 2 3 75
Bloco C Lado 1 3 75
Lado 2 3 75
Bloco D Lado 1 4 75
Lado 2 4 75
Bloco E-1 Lado 1 4 75
Lado 2 4 75
Bloco E-2 Lado 1 4 75
Lado 2 4 75
-
41
Tabela 17 – Diâmetro dos condutores verticais (conclusão)
Ambiente Lado do
telhado
Nº de
condutores
verticais
Diâmetro
adotado
(mm)
Bloco F Lado 1 4 75
Lado 2 4 75
Bloco G Lado 1 2 75
Lado 2 2 75
Bloco H Lado 1 4 100
Lado 2 4 100
Fonte: (o autor. 2017).
5.7 Determinação do volume de captação de água de chuva
Para estimar o volume de água de chuva aproveitável utilizou-se a Equação 04.
Conforme Tabela 07, o coeficiente de Runoff adotado para telhas cerâmicas foi de 0,9. Para o
coeficiente de desvio de escoamento inicial o valor adotado foi de 0,85. A área de captação
considerada foi a total obtida na Tabela 18 no valor de 3.797,87 m², em que o incremento
devido à inclinação do telhado não é contabilizado.
Tabela 18 – Área de cobertura para determinação do volume de captação de água de chuva
Ambiente Lado do telhado
Largura
(a)
Comprimento
(b) Área de captação (m²)
Bloco A
Entrada - lado 1 1,90 7,20 13,68
Entrada - lado 2 1,90 7,20 13,68
Lado 1 6,23 16,15 100,61
Lado 2 6,23 16,15 100,61
Bloco B Lado 1 5,35 23,35 124,92
Lado 2 7,15 23,35 166,95
Bloco C Lado 1 5,35 23,35 124,92
Lado 2 7,15 23,35 166,95
Bloco D Lado 1 7,03 25,15 176,80
Lado 2 7,03 25,15 176,80
Bloco E-1 Lado 1 5,35 37,95 203,03
Lado 2 7,15 37,95 271,34
Bloco E-2 Lado 1 5,35 37,95 203,03
Lado 2 7,15 37,95 271,34
Bloco F Lado 1 5,35 30,54 163,39
Lado 2 7,15 30,54 218,36
Bloco G Lado 1 5,35 8,98 48,04
Lado 2 7,15 8,98 64,21
Bloco H Lado 1 13,10 37,64 493,08
-
42
Lado 2 13,10 37,64 493,08
Passarelas
(totais)
Lado 1 1,80 56,39 101,50
Lado 2 1,80 56,39 101,50
Total 3797,87 Fonte: (o autor. 2017).
A Tabela 19 apresenta o volume disponível para captação, considerando a precipitação
média mensal no município de Varginha obtida pela Fundação Procafé (Tabela 03).
Tabela 19 – Volume disponível para captação de água de chuva
Mês Precipitação média
mensal (mm)
Área de
coleta
(m²)
Coeficiente
de runoff
n fator
de
captação
Volume de captação
de chuva (m³)
Jan 274,00
3797,87 0,90 0,85
796,07
Fev 180,30 523,84
Mar 176,60 513,09
Abr 80,30 233,30
Mai 50,70 147,30
Jun 34,20 99,36
Jul 18,60 54,04
Ago 17,30 50,26
Set 73,00 212,09
Out 107,30 311,75
Nov 180,20 523,55
Dez 257,20 747,26
Volume de captação anual 4211,92 Fonte: (o autor. 2017).
5.8 Dimensionamento do filtro (desarenador)
Dados adotados para o dimensionamento:
Diâmetro mínimo das partículas de areia: 0,30 mm;
Velocidade de sedimentação da areia: 0,032 m/s;
Velocidade máxima do fluxo na caixa de areia: 0,30 m/s;
Velocidade mínima do fluxo do canal de aproximação: 0,60 m/s;
A vazão adotada para o dimensionamento do desarenador foi a total obtida na Tabela
15 no valor de 12064,67 litros/min.
𝑉𝑎𝑧ã𝑜 = 12064,67 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/ min = 0,2011 𝑚³/𝑠
-
43
Á𝑟𝑒𝑎: 𝑄
𝑉=
0,2011 𝑥 1,5
0,6 𝑚/𝑠= 0,5027 𝑚2
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎: 𝐵
𝐻= 1,5 → 𝐻 =
0,5027
1,5= 0,33 𝑚
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜: 𝐻 𝑥 𝑉1
𝑉=
0,33 𝑥 0,30
0,032= 3,10 𝑚
Á𝑟𝑒𝑎 2: 𝐴 =𝑄
𝑉1 =
0,2011
0,30= 0,67 𝑚²
𝐵𝑎𝑠𝑒/𝐿𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎: 𝐵 = 𝐵 𝑥 𝐻
𝐻=
0,67
0,33= 2,03 𝑚 → 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 2,05 𝑚
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 2: 𝐵𝐿: 0,10 𝑎 0,25 𝑚 → 𝐵𝐿 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜: 0,18 𝑚
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑜: 𝑉𝑅𝑑 = 𝑆𝑠 𝑥 𝑉𝑑 = 0,0001𝑚3
𝑚3 𝑥 0,2011𝑥 86400 = 1,74
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑟í𝑡𝑖𝑐𝑜: 𝑉𝐶𝑟 = 𝑉𝑅𝑑 𝑥 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑎 = 1,74 𝑥 3 𝑑𝑖𝑎𝑠 = 5,22 𝑚³
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 3: 𝐶 = 𝑉𝑐𝑟 𝑥 𝐶𝑜𝑒𝑓. 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛ç𝑎
𝐵 𝑥 𝐿=
5,22 𝑥 1,5
2,05 𝑥 3,10= 1,23 𝑚 → 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 1,25 𝑚
A figura 14 apresenta as dimensões calculadas do desarenador.
Figura 14 – Planta baixa e corte do desarenador/filtro de areia.
Fonte: (o autor. 2017).
-
44
A altura do desarenador será ajustada em função da cota dos condutores horizontais.
5.9 Dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl
Adotando as séries históricas mensais, neste método foram utilizadas as equações 05 e
06, sendo que, a Tabela 20 apresenta o estudo anual para dimensionamento do reservatório.
Tabela 20 – Estudo para dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl
Mês Precipitação
(mm)
Demanda
(m³)
Área de
captação (m²)
Vol. mensal de
chuva (m³)
Diferença entre volume
chuva e demanda (m3)
Jan 274,00 23,35
3797,87
796,07 -772,72
Fev 180,30 321,77 523,84 -202,07
Mar 176,60 321,77 513,09 -191,32
Abr 80,30 321,77 233,30 88,47
Mai 50,70 360,09 147,30 212,79
Jun 34,20 360,09 99,36 260,73
Jul 18,60 61,67 54,04 7,63
Ago 17,30 360,09 50,26 309,83
Set 73,00 360,09 212,09 148,00
Out 107,30 321,77 311,75 10,02
Nov 180,20 321,77 523,55 -201,78
Dez 257,20 23,35 747,26 -723,91 Fonte: (o autor. 2017).
De acordo com o estudo realizado, será necessário um reservatório com capacidade de
309,83 m³. Adotando uma altura de 2,5 metros, chegou-se nas dimensões de 11,15 x 11,15 x
2,5 m (largura x comprimento x altura), resultando num volume de 310,80 m³, sendo
suficiente para atender à demanda.
5.9.1 Reservatório superior
A água reservada será bombeada até um reservatório superior. Visando atender a
média diária de consumo da edificação, o reservatório foi dimensionado da seguinte maneira:
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙: 3157,58 𝑚3
𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑎𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 12 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠:3157,58
12= 263,13 𝑚3
𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖á𝑟𝑖𝑎 (𝑝𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜 𝑙𝑒𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒 22 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑎𝑖𝑠):263,13
22= 11,96 𝑚³
-
45
𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑡ó𝑟𝑖𝑜 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑡𝑎ç𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 = 12,00 𝑚³
5.10 Locação do filtro e do reservatório no terreno
No pré-dimensionamento realizado no TCC I, verificou-se a disponibilidade de
algumas áreas do terreno para locação do sistema de captação de água pluvial. Dentre os
espaços disponíveis, optou-se pelo gramado ao lado do ginásio poliesportivo (Figura 15)
devido à grande área que comporta o reservatório de armazenamento e ao desnível do local
(ponto mais baixo) que favorece o traçado e dimensionamento dos condutores horizontais.
Figura 15 – Espaço para locação do reservatório e desarenador no terreno.
Fonte: (o autor. 2017).
5.11 Dimensionamento dos condutores horizontais
Os condutores horizontais foram dimensionados conforme Tabela 06 em que se tem o
diâmetro da tubulação em função da vazão no trecho. Traçou-se o caminhamento da
tubulação tendo por objetivo a economia de material e o aproveitamento do desnível existente
no terreno, a fim de amenizar a cota de chegada dos tubos ao desarenador/reservatório. Os
diâmetros variam de 100 mm até de 300 mm.
No Apêndice A deste trabalho encontra-se a tabela com o dimensionamento de todos
os condutores horizontais, assim como o projeto das instalações de águas pluviais.
-
46
5.12 Sistema Elevatório
5.12.1 Diâmetro do tubo de recalque
Para o dimensionamento da tubulação de recalque, foi utilizada a equação 09. Adotou-
se o período de funcionamento da bomba no valor de 3 horas (uso descontínuo). De acordo
com Macintyre (2008), a vazão mínima a ser admitida para a estação elevatória será aquela
que exija o funcionamento do conjunto elevatório em um período de 6,66 horas por dia, ou
seja, a vazão horária mínima deverá ser igual a 15% do consumo diário. Foram adotados dois
períodos de 1 hora e 30 minutos cada como tempo de funcionamento da bomba (a cada 24
horas).
𝑄 = 15% 𝑥 12,00 𝑚³ = 1.800 𝑙/ℎ
𝑄 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 3 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠: 12.000 ÷ 3,00 = 4.000 𝑙/ℎ
𝑄 𝑎𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑎: 4.000 𝑙/ℎ = 1,11 𝑥 10−3 𝑚³/𝑠
𝐷𝑟 = 1,3 𝑥 √𝑄 𝑥 √𝑋4
= 1,3 𝑥 √(1,11 𝑥 10−3) 𝑥 √(3/244
= 25,76 𝑚𝑚 = 32 𝑚𝑚
5.12.2 Diâmetro do tubo de sucção
Para o tubo de sucção, adotou-se um diâmetro comercial imediatamente acima do
diâmetro de recalque. Ou seja, a tubulação de sucção terá o diâmetro de 40 mm.
5.12.3 Determinação da potência da bomba
Para determinar a potência da bomba foi necessário calcular a altura manométrica
através da equação 07 (altura estática + perda de carga).
Unidade de sucção (40 mm):
01 válvula de pé com crivo: 18,3 m;
01 cotovelo 90º: 3,2 m;
01 registro de gaveta aberto: 0,7 m;
Comprimento da tubulação: 3,50+0,4+2,00 = 5,90 m;
Altura: 3,90 m.
Perda de carga: 0,02870798 m/m x 28,10 = 0,8067 m
-
47
Unidade de recalque (32 mm):
01 válvula de retenção leve: 4,9 m;
03 cotovelos 90º: 3 x 2,0 = 6,0 m;
01 registro de gaveta aberto: 0,4 m;
Saída de canalização: 1,4 m;
Comprimento da tubulação: 1,5+1,5+10,10+0,30 = 13,40 m;
Altura: 10,10 m.
Perda de carga: 0,0851048 m/m x 26,10 = 2,22 m
Altura manométrica: 3,90+0,81+10,10+2,22 = 17,03 m.
𝑃 = 1.000 𝑥 𝑄 𝑥 𝐻
75 𝑥 𝑛 =
1.000 𝑥 (1,11 𝑥 10−3) 𝑥 17,03
75 𝑥 0,55= 0,41 𝑐𝑣 + 20% = 0,49 𝑐𝑣
A potência encontrada foi de 0,49 cv. Adotou-se a potência de 1/2 cv. Lançando os
dados no gráfico da empresa KSB (Figura 25), chegou-se no modelo KSB Meganorm modelo
25-160 (n = 1750/min).
5.13 Dimensionamento das redes de água fria
O dimensionamento das redes de água fria baseou-se de acordo com a ABNT NBR
5626, através do método dos pesos, estipulando um peso para cada peça de utilização a fim de
obter a vazão estimada. Para o cálculo da perda de carga, utilizou-se a Tabela 08 e Figura 09
através da Equação 10. Para os tubos de cobre, o coeficiente C adotado foi de 130 e para os
tubos de PVC, 140.
O dimensionamento das redes externas está apresentado em planilha no Apêndice B.
Para o dimensionamento das redes internas, utilizou-se como auxílio o software PRO-
Hidráulica, da empresa Multiplus. Os resultados estão apresentados no projeto de redes de
água fria.
-
48
6.0 ESPECIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
Especificação dos materiais a serem utilizados no projeto referente às instalações de
águas pluviais, captação de água de chuva e instalações de água fria.
6.1 Instalações de águas pluviais
As calhas instaladas nas coberturas deverão ser fabricadas de chapa de aço
galvanizada nº 24, com dimensões de 10,0 x 9,0 cm (largura x altura) para os blocos e 12,0 x
10,0 cm (largura x altura) para o ginásio poliesportivo.
Os condutores verticais serão em tubos de PVC (linha específica para águas pluviais)
com diâmetro de 75 mm para os blocos e 100 mm para o ginásio poliesportivo.
Os condutores horizontais e conexões serão em tubos de PVC (linha específica para
águas pluviais) com diâmetro variando entre 100 e 300 mm (conforme projeto no Apêndice
C).
As caixas de inspeção locadas serão em alvenaria e possuem dimensões variadas
conforme descrição no projeto. Devem garantir estanqueidade no seu interior, visando
garantir a passagem total da água de chuva até o reservatório de armazenamento.
6.2 Sistema de captação de água de chuva
O filtro/desarenador será construído em concreto com argamassa impermeabilizante.
Foram previstas telas de malha fina visando reter folhas e dejetos que por sua vez possam
adentrar ao reservatório. No perímetro do filtro será previsto guarda-corpo com altura mínima
de 1,05 m devido ao risco de crianças que frequentam o local.
O reservatório inferior será construído em vinil tramado com fibra de poliéster,
espessura 0,07 mm, com paredes em alvenaria estrutural de concreto e colunas de ferro. Base
do reservatório concretado, com espessura de 6 cm (especificação do fabricante) e
impermeabilização com manta especial.
O reservatório superior será do tipo taça metálica (coluna seca) com capacidade para
armazenar 12,00 m³.
-
49
O sistema elevatório contará com duas bombas 1/2 CV modelo KSB Meganorm
modelo 25-160 (n = 1750/min), sendo uma para reserva enquanto outra estiver danificada ou
em manutenção. Os tubos de sucção, recalque e respectivas conexões serão em cobre.
6.3 Instalações de água fria
A tubulação e conexões dos tubos enterrados serão em PVC soldável para água fria
com diâmetros especificados no projeto. Os tubos e conexões expostos à luz solar serão em
cobre. As torneiras para jardim serão em liga de cobre (bronze e latão) e estarão devidamente
sinalizadas conforme Figura 16.
Figura 16 - Placa de advertência de água não potável.
Fonte: (Isoflex. Soluções para gestão visual. 2014).
-
50
7.0 ORÇAMENTO
A planilha orçamentária (Tabela 21) foi desenvolvida com base na tabela disponível
pela Secretaria de Estado de Transportes e Obras Públicas (SETOP), sobre a região do sul de
Minas Gerais, com desoneração e mês de referência em Julho/2017. Os itens não encontrados
na tabela SETOP foram retirados de cotações por meio de empresas via telefone ou pela
internet. Foi adotado BDI no valor de 30%.
Tabela 21 – Planilha orçamentária para sistema de aproveitamento de água pluvial
Item Descrição Referência Unid. Quanti
dade
Preço
Unit. Total
1.0 INSTALAÇÕES DE ÁGUAS PLUVIAIS
1.1
Calha em chapa de aço
galvanizada nº 24 10,0 x 9,0 cm
CALHAS
VARGIN
HA m 421,24 28,50 15606,94
1.2
Calha em chapa de aço
galvanizada nº 24 12,0 x 10,0 cm
CALHAS
VARGIN
HA m 75,28 32,50 3180,58
1.3
Condutor vertical tubo PVC 75
mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 168,00 50,86 11107,82
1.4
Condutor vertical tubo PVC 100
mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 56,00 53,83 3918,82
1.5
Condutor horizontal tubo PVC
100 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 224,93 43,17 12623,30
1.6
Condutor horizontal tubo PVC
125 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 129,07 56,43 9468,45
1.7
Condutor horizontal tubo PVC
150 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 112,30 69,99 10217,84
1.8
Condutor horizontal tubo PVC
200 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 40,66 86,91 4593,89
1.9
Condutor horizontal tubo PVC
250 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 247,45 92,88 29878,10
1.10
Condutor horizontal tubo PVC
300 mm - inclusive conexões e
suportes SETOP m 30,02 112,95 4407,99
1.11
Escavação manual de valas
incluindo remoção para bota-fora
(vala para condutor horizontal) SETOP m³ 113,46 47,08 6944,21
-
51
1.12
Caixa de passagem/inspeção em
alvenaria 60x60 cm, tampa em
concreto, incluindo escavação SETOP unid 27,00 351,18 12326,42
1.13
Caixa de passagem/inspeção em
alvenaria 80x80 cm, tampa em
concreto, incluindo escavação SETOP unid 8,00 623,69 6486,38
2.0 SISTEMA ELEVATÓRIO, FILTRAGEM E ARMAZENAMENTO
2.1
Filtro/desarenador em concreto
com argamassa imperm. unid 1,00 3208,93 4171,61
2.2
Guarda-corpo tubo aço
galvanizado d=2" com
subdivisoes em tubo de aço galv
d=1/2" h=1,05 m SETOP m 27,50 347,74 12431,71
2.3
Escavação manual de valas
incluindo remoção para bota-fora
(vala para reservatório) SETOP m³ 50,43 47,08 3086,52
2.4
Fabricação e instalação de
Reservatório em vinil tramado
incluindo alvenaria e manta
imperm. 11,15x11,15x2,50m
Empresa
Piscina e
CIA. unid 1,00 75.000 97.500
2.5
Tubo de cobre 32 mm - inclusive
conexões e suportes SETOP m 8,40 114,83 1253,94
2.6
Tubo de cobre 40 mm - inclusive
conexões e suportes SETOP m 5,90 164,69 1263,17
2.7 Válvula de pé com crivo - 40 mm SETOP unid 1,00 116,49 151,44
2.8
Válvula de retanção horizontal ou
vertical - 32 mm SETOP unid 2,00 182,71 475,05
2.9 Registro de gaveta bruto - 32 mm SETOP unid 2,00 66,22 172,17
2.10 Registro de gaveta bruto - 40 mm SETOP unid 2,00 80,24 208,62
2.11
Moto-bomba 1/2 cv KSB modelo
25-160
Empresa
KSB unid 2,00 429,00 1115,40
3.0 INSTALAÇÕES DE ÁGUA FRIA
3.1
Reservatório tipo taça coluna
seca - 12.000 litros
Empresa
FAZFOR
TE unid 1,00
12805,0
0 16646,50
3.2
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes, 20
mm SETOP m 67,18 14,30 1248,88
3.3
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes, 40
mm SETOP m 29,41 29,24 1117,93
3.4
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes, 50
mm SETOP m 25,60 34,52 1148,83
3.5
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes, 60
mm SETOP m 46,58 92,34 5591,56
-
52
3.6
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes, 75
mm SETOP m 106,50 62,85 8701,58
3.7
Tubo PVC rígido soldável,
inclusive conexões e suportes,
110 mm SETOP m 31,60 93,52 3841,80
3.8
Tubo de cobre 100 mm -
inclusive conexoes e suportes SETOP m 6,40 506,58 4214,75
3.9
Registro de gaveta com canopla 1
1/4 '' SETOP unid 16,00 112,82 2346,66
3.10
Registro de gaveta com canopla 1
1/2 '' SETOP unid 3,00 111,59 435,20
TOTAL
R$
297.884,04 Fonte: (o autor. 2017).
8.0 ESTIMATIVA DO PERÍODO DE RETORNO
De acordo com Tomaz (2010), um método muito simples para realizar a análise do
período de retorno é o payback e deve ser considerado somente em um pré-estudo para aceitar
ou rejeitar determinado projeto.
O período de retorno do investimento, indicado pela letra p, é a divisão entre o total do
investimento (G) e o lucro anual médio (L) gerado pelo projeto (TOMAZ, 2010).
𝑝 = 𝐺
𝐿
(Equação 11)
Para determinar o lucro anual médio utilizou-se a tabela de tarifas fornecida pela
COPASA (Tabela 22). A escola se enquadra na categoria “Pública”.
Tabela 22 – Tabela tarifária de consumo de água potável para edificações públicas - COPASA
Categoria Faixa Julho/2017 a Junho/2018
Unidade Água
Pública
Fixa R$ 19,11 R$/mês
0 a 5 m³ R$ 2,51 R$/m³
5 a 10 m³ R$ 3,18 R$/m³
10 a 20 m³ R$ 8,10 R$/m³
20 a 40 m³ R$ 8,96 R$/m³
40 a 200 m³ R$ 10,18 R$/m³
> 200 m³ R$ 10,86 R$/m³ Fonte: (Adaptado. ARSAE, Agência Reguladora. 2017).
-
53
Com os dados de consumo obtidos pela Tabela 13, estimou-se a economia anual com a
utilização da água de chuva para irrigação do gramado, higienização do pátio e refeitório e
abastecimento das bacias sanitárias com válvula de descarga. A Tabela 23 apresenta os
resultados obtidos.
Tabela 23 – Estimativa de economia de água potável com o uso da água de chuva.
Mês Consumo
(m³) Tarifa (R$) Custo (R$)
Janeiro 23,35 8,96 209,22
Fevereiro 321,77 10,86 3494,42
Março 321,77 10,86 3494,42
Abril 321,77 10,86 3494,42
Maio 360,09 10,86 3910,58
Junho 360,09 10,86 3910,58
Julho 61,67 10,18 627,80
Agosto 360,09 10,86 3910,58
Setembro 360,09 10,86 3910,58
Outubro 321,77 10,86 3494,42
Novembro 321,77 10,86 3494,42
Dezembro 23,35 8,96 209,22
TOTAL 3157,58 R$ 34.160,65 Fonte: (O autor. 2017).
Aplicando a equação 11, têm-se:
𝑝 =297884,04
34160,65= 8,72 𝑎𝑛𝑜𝑠
Aplicando o sistema de aproveitamento de água pluvial na escola, o período de retorno
em relação investimento/economia seria de aproximadamente 9 anos.
-
54
9.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho cumpriu com os objetivos propostos de desenvolver um projeto de
aproveitamento de águas pluviais para a Escola Municipal Antônio de Pádua Amâncio. Para
tal, foi estimado o consumo de água da edificação que pode ser suprido por água não potável
e realizado estudo pluviométrico para o município de Varginha. As calhas foram
dimensionadas para captação da água de chuva e foram previstos novos condutores
horizontais para conduzir a água até o reservatório de armazenamento. Adotou-se um
desarenador capaz de atender à demanda de todos os blocos, visto que, aplicando o filtro
industrial disponível no mercado seria necessário um para cada bloco, aumentando o custo
para a implantação do sistema. Foi dimensionado o reservatório para armazenamento, sistema
elevatório, reservatório superior e redes de distribuição de água fria.
No decorrer da realização deste trabalho, encontrou-se maior dificuldade em
determinar a quantidade de água utilizada nas bacias sanitárias diariamente, visto que o autor
da literatura adotada explica sobre a dificuldade em realizar tal estimativa e apresenta dados
aplicados nos Estados Unidos. Portanto, sugere-se para futuros trabalhos acadêmicos uma
avaliação mais precisa do consumo de água em bacias sanitárias utilizadas em escolas. Tal
informação ocasionaria em um sistema mais eficiente e consequentemente mais viável.
Em relação à viabilidade financeira, por meio do método payback, o projeto
apresentou um período de retorno alto, 9 anos. Este resultado implica na inviabilidade
econômica do projeto, principalmente se tratando de uma instituição que depende de recursos
financeiros públicos. Entretanto, o sistema proposto abrange o aproveitamento de toda a área
de captação existente para suprir 100% da água potável utilizada nos pontos de maior
consumo: higienização do pátio e refeitório, irrigação do gramado e abastecimento das bacias
sanitárias, diminuindo o impacto no meio ambiente e promovendo a conscientização dos
alunos, pais e professores sobre a importância do uso racional de água, fomentando discussões
e ideias alternativas para suprir a demanda da sociedade.
-
55
REFERÊNCIAS
ARSAE-MG. Agência Reguladora COPASA. 2017. Disponível em:
. Acesso em: 08 novembro 2017.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10.844: instalações
prediais de águas pluviais. Rio de Janeiro, 1989.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15.527: água de chuva:
aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis: requisitos. Rio
de Janeiro, 2007.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5.626: instalação predial
de água fria. Rio de Janeiro, 1998.
CIESIELSKI, João Vitor Rosset. Dimensionamento de uma nova estação de tratamento de
efluentes domésticos da Central de Abastecimento do Paraná - CEASA/PR, Curitiba.
Trabalho de graduação apresentado ao curso de Engenharia Ambiental da Universidade Tuiuti
do Paraná. Curitiba, 2011.
COPASA. Disponível em: . Acesso em: 10 novembro 2017.
FESTI, Aparecido Vanderlei. Coletânea das equações de chuva no Brasil. Faculdade de
Engenharia e Agrimensura de Pirassununga. 2006.
Fundação Procafé. Disponível e